【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体，具体涉及一种led阵列装置的制造方法及自组装设备。
技术介绍
1、将第三代半导体应用到显示器中，是显示技术的一个重要发展方向。其中，将半导体发光器件led作为阵列单元或像素设置到显示驱动板上的led阵列装置具有优秀的显示性能(高亮度、高对比度、高色域、宽视角、响应快)，且能耗低、寿命长，无论其作为直显显示器，还是作为液晶显示的分区背光，均被认为是比传统液晶显示、有机发光显示更先进的显示技术。
2、目前，这种led阵列装置一般包括超大尺寸的led幕墙，其阵列单元间距可达到厘米级别，虽然其制造难度低，但由于每个阵列单元都需焊接一个led灯珠，其制造效率低、成本非常高。这种led阵列装置还包括mini-led显示器和micro-led显示器，mini-led显示器是阵列间距为毫米级别的led阵列装置，在现阶段，mini-led可作为直显显示，也可作为液晶显示器的分区背光(localdimming)使用，其一般采用芯片绑定技术，将led晶片逐一绑定到阵列单元位置来实现，由于需要绑定巨量的led晶片，其制造效率也很低，且成本高。而micro-led显示器是阵列单元间距在毫米以下的led阵列装置，由于阵列单元间距小而数量巨大，一般需采用巨量转移技术将led发光体从led生长晶圆(如用于生长led的外延板)转移到显示驱动板的各阵列单元位置上，目前巨量转移技术尚未成熟，其虽然可通过转移头逐批进行转移，但其效率依然低下，且缺陷率高，无法满足大批量生产的要求。
3、因此，目前尚未有制作这种led阵列装置
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种led阵列装置的制造方法及自组装设备，其不仅能够大幅度提高led阵列装置的制造效率，满足大批量生产的要求，而且可有效降低led阵列装置的制造难度和成本。采用的技术方案如下：
2、一种led阵列装置的制造方法，其特征在于包括如下步骤：
3、s1、提供一驱动板，驱动板的第一板体面上设置有构成焊盘阵列的多个焊盘，每个焊盘上均设置有第一金属；
4、s2、提供大量led器件，led器件具有相互背向的发光面和焊接面，其发光面设置有疏水层，其焊接面设有第二金属，第二金属的熔点高于第一金属，且第二金属能够被熔融状态的第一金属所浸润；
5、s3、将大量led器件施加到温度达到第一温区的热液中，第一温区为高于第一金属熔点的温度区间；利用led器件的疏水层对热液的排斥，使led器件以其发光面朝上、焊接面朝下漂浮在热液的液面上，由此在热液的液面形成led漂浮层，led漂浮层具有由所述led器件的焊接面构成的底部；
6、s4、将所述驱动板浸入到所述热液内部，使得驱动板上的各焊盘上的第一金属在热液中熔融形成液态金属粘点，并使驱动板的第一板体面与所述led漂浮层的底部接触，各个液态金属粘点分别与led漂浮层底部所对应的led器件的焊接面的第二金属接触并形成粘接，并且粘接的led器件与相应的焊盘自动对准并摆正位置；
7、s5、将所述驱动板从所述热液内部移出，并将其降温至第二温区，第二温区为低于第一金属熔点的温度区间，使得液态金属粘点凝固在第二金属上以使粘附的led器件的焊接面与焊盘形成焊接，由此制得所述led阵列装置。
8、所述led器件的发光面与焊接面(p极、n极)相互背向，这种led器件一般称为垂直结构led器件。为获得所需的发光颜色，所述led器件的半导体层可以选择gaas、gap、sic、gan等材料。一般地，所述led器件都为同一种发光颜色或半导体材料的led器件，如优选所述led器件为gan蓝光led，以便于后续增加一定的颜色转换层(如量子点、荧光粉涂层)以获得彩色。所述led器件的半导体层(如p型层、n型层、量子阱层)一般通过外延法(如采用mocvd实现外延)在外延基底(如蓝宝石)上生长而成，最后通过激光剥离等工艺从外延基底上剥离出来。由此，所述led器件一般具有膜片结构，其p极、n极分别处于器件相对的两个面，其中一个面可以为上述的发光面，而另一个面通过设置第二金属层形成焊接面。一般地，led器件的厚度为20μm以内，当led器件的尺寸较大时(如≥100μm)，其非发光面的电极还可键合较厚(如≥50μm)的支撑导体层，如导电硅层或金属层，支撑导体层的外侧面则为led器件的焊接面。
9、在上述制造方法中，所述步骤s3中，为了使led器件漂浮在热液的液面，一般可以先准备热液，再将大量led器件添加至热液中，在led器件的添加过程中，led器件的疏水层排斥热液而使led器件漂浮在热液的液面形成led漂浮层，而对于一些沉入到热液之内的led器件，还可以将气泡或超声波导入到热液中，使其疏水层粘附上气泡而漂浮到液面，由此可使这些led器件都以发光面朝上、焊接面朝下的定向方式在热液液面上漂浮；在所述步骤s4中，通过使驱动板的第一板体面上的各个液态金属粘点与led漂浮层的底部接触时，在焊盘的对应位置，当某led器件的焊接面被某焊盘上液态金属粘点浸润时，液态金属粘点充分地在焊接面和该焊盘上蔓延, 并在自身表面张力的作用下,在该led器件与该焊盘之间的夹缝中展平（即在夹缝中形成各处厚度均匀的状态），由此减少或消除该led器件相对该焊盘的倾斜度，实现该led器件与该焊盘对准并摆正位置(即尽可能与焊盘重合)，由此使得各个led器件都能够以焊接面对着焊盘而保持正确的粘接方向，从而能够高效地与焊接面形成浸润粘接；在所述步骤s5中，将所述驱动板从热液内部移出，并将驱动板的温度降低到第二温区，可使熔融状态的第一金属凝固使组装好的led器件与焊盘形成焊接，由此制得所述led阵列装置。
10、作为本专利技术的优选方案，所述第一金属为低熔点金属。具体地，所述第一金属可以为熔点低于400℃的纯金属或其合金，例如：第一金属可以是锡、铋、铟或其合金，如锡铅合金、锡铟合金、锡银合金、锡铅银合金、锡铜合金、锡银铜合金、锡铋合金或锡铋银合金。第一温区可以是在略高于第一金属熔点（约50℃范围）的温度区间之内。具体地，第一金属可为熔点低于150℃的锡铋合金，所述第一温度可设定为150～200℃。该温度一般不会对驱动板、led器件等结构产生破坏。第一金属可以通过印刷、涂布、镀膜、喷涂等方式预先设置在焊盘上，并预先熔化浸润在焊盘上而形成覆层。
11、所述第二金属是设置在led器件焊接面上的金属薄层(如厚度为5nm～1000nm)，其为熔点高于第一金属且容易与第一金属浸润的金属或合金，例如：其可以是金、银、铜、锌、铁或者采用以上述金属作为主要成分的合金。所述发光面一般是gap、gaas、gan等半导体材料的膜面。除此之外，其还可以是镀制的ito(氧化铟锡)等透明导电膜层。
12、作为本专利技术的优选方案，所述疏水层是含氟聚合物涂层。例如：所述疏水层可以是聚六氟丙烯、聚四氟乙烯(ptft/te本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种LED阵列装置的制造方法，其特征在于包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种LED阵列装置的制造方法，其特征在于：在所述步骤S3中形成所述LED漂浮层的多个LED器件呈现为连续、密集排列。
3.根据权利要求2所述的一种LED阵列装置的制造方法，其特征在于：所述热液的液面设有聚集区；在所述步骤S3中，使漂浮在所述热液液面的LED器件聚集在聚集区之内，以形成紧密铺满聚集区的所述LED漂浮层。
4.根据权利要求3所述的一种LED阵列装置的制造方法，其特征在于：所述聚集区是由设置在所述热液液面的拦阻条围成。
5.根据权利要求3所述的一种LED阵列装置的制造方法，其特征在于：所述聚集区的尺寸大于所述驱动板的尺寸。
6.根据权利要求3所述的一种LED阵列装置的制造方法，其特征在于：在所述步骤S3中，通过在所述热液液面吹气的方式使所述LED器件被吹到所述聚集区之内。
7.根据权利要求3所述的一种LED阵列装置的制造方法，其特征在于：在所述步骤S3中，使所述热液从所述聚集区的下侧流动，利用流动的热液带动LED器件
8.根据权利要求3所述的一种LED阵列装置的制造方法，其特征在于：在所述步骤S5中，在所述聚集区之下使驱动板的第一板体面朝上，并将驱动板以一倾斜角度从所述聚集区向上提拉出来，从而使LED漂浮层的LED器件密集附着到驱动板的第一板体面上。
9.根据权利要求8所述的一种LED阵列装置的制造方法，其特征在于：在所述步骤S5中，所述驱动板从所述聚集区的上游开始，以一倾斜角度从所述聚集区向上提拉出来。
10.根据权利要求3所述的一种LED阵列装置的制造方法，其特征在于：在所述步骤S5中，在将驱动板从热液内部移出之后，还将所述驱动板再次浸入热液内部，以去除驱动板上未与焊盘粘合的LED器件，再将所述驱动板从热液内部移出。
11.根据权利要求10所述的一种LED阵列装置的制造方法，其特征在于：所述聚集区的上游设有浸入区；在所述步骤S5中，还将所述驱动板从浸入区再次浸入热液内部。
12.一种LED阵列装置的自组装设备，其特征在于：包括盛放有热液的加热池、用于为加热池中的热液加热的加热装置、驱动板和能够驱使驱动板移动的驱动板托架，驱动板安装在驱动板托架上且驱动板的第一板体面朝上设置，驱动板的第一板体面上设有构成焊盘阵列的多个焊盘，每个焊盘上均设置有第一金属；加热池用于容置大量LED器件，大量LED器件在热液的液面形成LED漂浮层；驱动板托架具有以下运动状态：（1）在加热池中的热液被加热装置加热至温度高于第一金属熔点的第一温区的条件下，驱动板托架将驱动板浸入到热液内部，使得驱动板上的各焊盘上的第一金属在热液中熔融形成液态金属粘点；(2)使驱动板的第一板体面与LED漂浮层的底部接触，各个液态金属粘点分别与LED漂浮层底部所对应LED器件的焊接面的第二金属接触并形成粘接；（3）粘接完成之后，驱动板托架将驱动板从热液液面向上提出，在热液外部，驱动板降温至低于第一金属熔点的第二温区，使得液态金属粘点凝固在第二金属上以使粘附的LED器件的焊接面与焊盘形成焊接，由此制得所述LED阵列装置。
13.根据权利要求12所述的一种LED阵列装置的自组装设备，其特征在于：所述驱动板托架具有J型臂。
14.根据权利要求12所述的一种LED阵列装置的自组装设备，其特征在于：所述加热池的前后两侧分别设有热液回流口、热液出口，加热池中的热液液面设有聚集区，聚集区靠近所述热液出口；所述自组装设备还包括热液循环流动装置，热液循环流动装置设置在加热池外部，热液出口通过热液循环流动装置与热液回流口连通。
15.根据权利要求14所述的一种LED阵列装置的自组装设备，其特征在于：所述聚集区是由设置在所述热液液面的拦阻条围成，拦阻条与所述加热池的顶部连接。
16.根据权利要求14所述的一种LED阵列装置的自组装设备，其特征在于：所述热液循环流动装置包括循环泵、第一输液管和第二输液管，第一输液管一端与所述加热池的热液出口连通，第一输液管另一端与循环泵的进液口连通，第二输液管一端与循环泵的出液口连通，第一输液管另一端与热液回流口连通。
...【技术特征摘要】
1.一种led阵列装置的制造方法，其特征在于包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种led阵列装置的制造方法，其特征在于：在所述步骤s3中形成所述led漂浮层的多个led器件呈现为连续、密集排列。
3.根据权利要求2所述的一种led阵列装置的制造方法，其特征在于：所述热液的液面设有聚集区；在所述步骤s3中，使漂浮在所述热液液面的led器件聚集在聚集区之内，以形成紧密铺满聚集区的所述led漂浮层。
4.根据权利要求3所述的一种led阵列装置的制造方法，其特征在于：所述聚集区是由设置在所述热液液面的拦阻条围成。
5.根据权利要求3所述的一种led阵列装置的制造方法，其特征在于：所述聚集区的尺寸大于所述驱动板的尺寸。
6.根据权利要求3所述的一种led阵列装置的制造方法，其特征在于：在所述步骤s3中，通过在所述热液液面吹气的方式使所述led器件被吹到所述聚集区之内。
7.根据权利要求3所述的一种led阵列装置的制造方法，其特征在于：在所述步骤s3中，使所述热液从所述聚集区的下侧流动，利用流动的热液带动led器件聚集在聚集区之内。
8.根据权利要求3所述的一种led阵列装置的制造方法，其特征在于：在所述步骤s5中，在所述聚集区之下使驱动板的第一板体面朝上，并将驱动板以一倾斜角度从所述聚集区向上提拉出来，从而使led漂浮层的led器件密集附着到驱动板的第一板体面上。
9.根据权利要求8所述的一种led阵列装置的制造方法，其特征在于：在所述步骤s5中，所述驱动板从所述聚集区的上游开始，以一倾斜角度从所述聚集区向上提拉出来。
10.根据权利要求3所述的一种led阵列装置的制造方法，其特征在于：在所述步骤s5中，在将驱动板从热液内部移出之后，还将所述驱动板再次浸入热液内部，以去除驱动板上未与焊盘粘合的led器件，再将所述驱动板从热液内部移出。
11.根据权利要求10所述的一种led阵列装置的制造方法，其特征在于：所述聚集区的上游设有浸入区；在所述步骤s5中，还将所述驱动板从浸入区...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕岳敏，沈奕，
申请(专利权)人：汕头超声显示器技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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